DE69630588T2 - Adaptive übergangskompensation von kraftstoff für einen motor - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Motorensteuerung/-regelung und insbesondere die Steuerung bzw. Regelung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Verbrennungsmotor durch adaptives Anpassen der Kraftstoffbeschickung in Abhängigkeit von einer Messung eines bestimmten dynamischen Verhaltens des Systems zur Kraftstoffbeschickung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gegenwärtige mittels Zündfunken gezündete Verbrennungsmotoren werden durch Elektronik betrieben, um unter anderem Emissionen von Schadstoffen in die Atmosphäre zu steuern beziehungsweise zu regeln. Die Umweltgesetzgebung fordert kontinuierlich striktere Grenzen von Emissionen für Anwendungen im Automobilbereich. Um Emissionen im Automo bilbereich in einem mittels Zündfunken gezündeten Verbrennungsmotor zu reduzieren, ist die genaue Steuerung beziehungsweise Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung erforderlich. Dies wird normalerweise durch Dosierung einer genau geregelten Kraftstoffmenge erreicht, die auf einer gemessenen oder erschlossenen, in den Motor aufgenommenen Luftmassenbeladung basiert. Viele Steuerungsbeziehungsweise Regelkonzepte steuern bzw. regeln gegenwärtig den Kraftstoff, aber mit einer geringeren Genauigkeit als erforderlich. Die genaue Steuerung beziehungsweise Regelung ist schwierig aufgrund einer Abscheidung und einer nachfolgenden Verdampfung der Abscheidung von Kraftstoff auf bzw. von den Wänden eines Ansaugkrümmers und auf bzw. von Einlassventilen des Motors. Dieses Phänomen wird manchmal auch Wandbenetzung ("wall-wetting") genannt. Um eine genaue Steuerung bzw. Regelung des zur Verbrennung zur Verfügung gestellten Kraftstoffes zu erreichen, muss das mit der Wandbenetzung assoziierte Kraftstoffverhalten genau kompensiert werden.
  • Das Wandbenetzungsverhalten ist dynamisch und ist durch zwei Parameter charakterisiert worden, die einem Bruchteil des eingespritzten Kraftstoffes, der in einem Film oder einer Pfütze ("puddle") auf einer Rückseite des Einlassventils und den Wänden des Ansaugkrümmers abgeschieden wird, und einem Bruchteil des Kraftstofffilmes, der von dem Film zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten Motorzyklus verdampft, entsprechen. Diese zwei Parameter variieren mit den Betriebszuständen des Motors, wie zum Beispiel Motorendrehzahl, Last und Temperatur. Diese zwei Parameter variieren auch über die Zeit mit dem Motorenalter, den Abscheidungen am Motoreneinlassventil und der Kraftstoffzu sammensetzung, was es schwierig macht, die Wandbenetzung mit konsistenter Genauigkeit zu kompensieren. Weiterhin können die Wandbenetzungsparameter während nicht trivialer Übergänge mit schnell variierenden Betriebszuständen schnell variieren.
  • Einige Konzepte des Standes der Technik, die versuchen, das oben eingeführte Wandbenetzungsverhalten zu kompensieren, weisen eine große magere Abweichung während des Öffnens der Drosselklappe (Beschleunigung) und eine große fette Abweichung während des Schließens der Drosselklappe auf, weil sie das Wandbenetzungsverhalten ungenügend kompensieren. Weiterhin überkompensieren einige Systeme des Standes der Technik die Kraftstoffdynamik des Überganges, wobei sie ein zu fettes Gemisch während der Beschleunigung verursachen. Steuerungs- beziehungsweise Regelfehler, sowohl der mangelnden Kraftstoffkompensation als auch der Kraftstoffüberkompensation, existieren aufgrund der ungenauen Kraftstoffkompensation, wenn die dynamischen Motorenparameter von den vorbestimmten Werten abweichen. In den meisten der Konzepte des Standes der Technik werden Wandbenetzungsparameter experimentell als Funktionen der Motordrehzahl und der Motorenlast abgebildet und in Tabellen zur Verwendung zur Steuerung beziehungsweise Regelung eines Motors gespeichert. Das Abbilden von Wandbenetzungsparametern ist ein testaufwendiger und teurer Prozess. Das Abbilden wird normalerweise an einem einzigen Prototyp-Motor durchgeführt, der möglicherweise ein Verhalten aufweist, das nicht für jeden massenproduzierten Motor repräsentativ ist, und wird dann auf die massenproduzierten Motoren angewandt. Weiterhin werden die Tabellen typischerweise für gleichbleibende Betriebszustände und einen warmen Motor entwi ckelt, was diese Schemata ungenau für Betriebszustände eines im Übergang befindlichen oder kalten Motors macht. Oft basieren die Schemata des Standes der Technik auf adhoc/experimentell bestimmten Temperatur-Korrekturfaktoren, um Temperatureffekte zu kompensieren, allerdings mit einem geringen Erfolg. Auch mit langfristigen Alterungseffekten, wie zum Beispiel die Anhäufung von Einlassventil-Abscheidungen, verschlechtern sich die Genauigkeit der Steuerung beziehungsweise Regelung und damit die Emissionen des Motors bedeutend mit zunehmenden Alter. Die Emissionsverschlechterung mit der Zunahme des Motorenalters ist gegenwärtig ein wichtiges Problem, da die Korrekturen zu dem "Clean Air Act" von 1990 die Anforderungen zu der Emissionsbeständigkeit auf 100.000 Meilen angehoben haben.
  • Andere (adaptive) Konzepte des Standes der Technik befassen sich mit der zeitvariierenden Natur der Wandbenetzungsdynamik. Diese Schemata des Standes der Technik beziehen oft nichtlineares Programmieren und Suchtechniken im Parameterraum ein, die hinderlich rechenaufwendig und in einer Echtzeitanwendung relativ langsam konvergieren. Die besten bekannten Konzepte des Standes der Technik brauchen ungefähr 40 Sekunden um zu konvergieren, was für eine Anwendung in einer Automobilumgebung inakzeptabel lang ist. Weiterhin basieren diese Schemata des Standes der Technik auf gleichbleibendem Motorenbetrieb und passen sich nicht dem Kraftstoffverhalten auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage an, was ein schlechtes Übergangsverhalten mit sich bringt. Diese langen Konvergenzzeiten und das Unvermögen, sich auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage anzupassen, ziehen ein adaptives System nach sich, das im Hinblick auf eine Reaktion auf die sich ändernde Motorendynamik langsam ist. Das langsame Antwortverhalten auf sich schnell verändernde Motorendynamik schafft Nachführfehler, die zu inakzeptablen Abweichungen von einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis während Motorenübergängen und zu erhöhten Emissionen führen.
  • Die US-A-5448978 offenbart die Schätzung von Parametern der Wandadhäsionskraft, das heißt ein Direkt-Versorgungs-Verhältnis und ein Ablösungs-Verhältnis (als eine Funktion der Motorenparameter) für jeden Motor und Rechenzyklus in einem Kraftstoffcontroller.
  • Zusammenfassend berücksichtigen die Konzepte des Standes der Technik zur abgebildeten Kraftstoffkompensation nicht akkurat die zeitlich variierenden Motorenbetriebszustände, wie zum Beispiel die Motorentemperatur, das Motorenalter, die Abscheidungen auf den Motorenventilen und die Kraftstoffkompensation. Weiterhin sind adaptive Konzepte von Kraftstoffkompensatoren rechenaufwendig und weisen ein ungenaues Übergangsverhalten auf. Eine genauere Steuerung beziehungsweise Regelung des Kraftstoffes für Motoren im Übergang oder im kalten Zustand wird benötigt, um zukünftige Anforderungen für Emissionen einzuhalten. Deswegen wird ein genauerer Ansatz zur Kraftstoffkompensation für Verbrennungsmotoren gebraucht, der sich automatisch dem zeitlich variierenden, dynamischen Verhalten der Kraftstoffbeschickung aus Gründen wie zum Beispiel der Motorenbetriebszustände, des Motorenalters und der Kraftstoffzusammensetzung anpasst, ohne übermäßige Rechenressourcen zu benötigen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren der übergangsadaptiven Kraftstoffkompensation für einen Zylinder in einem Mehrzylindermotor nach Anspruch 1 zur Verfügung.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur übergangsadaptiven Kraftstoffkompensation zur Steuerung bzw. Regelung einer in einen Zylinder eines Mehrzylindermotors eingespritzten Kraftstoffmenge nach Anspruch 3 zur Verfügung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die oben erwähnten Probleme.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftstofffilm-(Wandbenetzungs-)Modells;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm eines adaptiven Controllers in Übereinstimmung mit einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung;
  • 3 ist ein Diagramm, das den Effekt von abgebildeter Wandbenetzungskompensation auf das Übergangs-Luft/-Kraftstoff-Verhältnis in der Gegenwart einer Motoreneinlassventil-Abscheidung gegen den Effekt der abgebildeten Wandbenetzungskompensation auf das Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis für identische Drosselklappen-Übergänge an demselben Motor ohne Motoreneinlassventil-Abscheidung veranschaulicht;
  • 4 ist ein schematisches Diagramm einer Plattform der Systemhardware;
  • 5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Reihenfolgeplanung zur Bildung eines Anpassungssignals in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein schematisches Diagramm, das die Wandbenetzungskompensation darstellt;
  • 7 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wandbenetzungskompensator mit direktem Durchgang zeigt;
  • 8 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wandbenetzungskompensator ohne direkten Durchgang zeigt;
  • 9 ist ein Diagramm, das ein ausgestoßenes Luft/Kraftstoff-Gemisch als Ergebnis eines konventionellen abgebildeten Controllers und ein ausgestoßenes Luft/Kraftstoff-Gemisch als Ergebnis des Verfahrens des adaptiven Wandbenetzungskompensator, das hier beschrieben wird, darstellt;
  • 10 zeigt zwei übergeordnete Flussdiagramme, die verwendet werden, um das bevorzugte Verfahren zu implementieren;
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das den kontinuierlich betriebenen Erfassungs- und Signalverarbeitungsschritt, der in 10 dargestellt ist, detailliert ausführt;
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das die Details des Schrittes der Parameteranpassung, der in 10 eingeführt worden ist, darstellt;
  • 13 ist ein Flussdiagramm, das die Berechnung der Verstärkungen des Wandbenetzungskompensators, die in 10 eingeführt worden sind, detailliert ausführt; und
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des in 10 eingeführten Wandbenetzungskompensators detailliert darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Ein Verfahren und System zur übergangsadaptiven Kraftstoffkompensation in einem Zylinder eines Mehrzylindermotors schätzt die Kraftstoffadhäsionsdynamik für den Zylinder, indem sie die Parameter eines dynamischen Wandbenetzungsmodells für jeden Motorzyklus des Mehrzylindermotors bestimmt. Die Kraftstoffbeschickung des Zylinders wird in Abhängigkeit der geschätzten Kraftstoffadhäsionsdynamik eingestellt.
  • Indem die wesentliche, bereits beschriebene Struktur implementiert wird, kann ein genauerer Ansatz der Kraftstoffkompensation für einen mittels Zündfunken gezündeten Verbrennungsmotor aufgebaut werden, der das zeitlich variierende dynamische Verhalten der Kraftstoffeinspritzung aus Gründen, wie zum Beispiel der Motorenbetriebszustände, des Motorenalters und der Kraftstoffzusammensetzung, berücksichtigt, ohne übermäßige Rechenressourcen zu benötigen. Der unten detailliert beschriebene strukturelle Ansatz identifiziert die Wandbenetzungsparameter auf einer (Verbrennungs-) Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage, die einer abgeschiedenen Kraftstoffmenge und einer nachfolgenden pro Motorzyklus verdampften Menge an bzw. von den Wänden eines Ansaugkrümmers und an bzw. von den Einlassventilen des Motors entsprechen, in Abhängigkeit von dem eingespritzten Kraftstoff, einer Messung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in einem Abgasstrom und einer Luftmasse- bzw. Luftbeladungsschätzung, und verwendet diese Information, um die Wandbenetzungsdynamik durch Steuerung bzw. Regelung der Kraftstoffbeschickung des Motors genau zu kompensieren. Die Ziele dieses neuen Kompensationsverfahrens sind die Reduktion der Abweichungen des normalisierten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda) von der Stöchiometrie (Lambda gleich eins) in dem Abgasstrom, die während Motorübergängen in warmen und kalten Motorenbetriebszuständen auftreten, indem ein recheneffizienter Ansatz verwendet wird, der auf einfache Weise implementiert werden kann und gleichzeitig eine schnelle Konvergenz durch Ausnutzen einer Modellstruktur erreicht.
  • Bevor spezifische Strukturen zur Bildung der bevorzugten Ausführung detailliert beschrieben werden, wird ein kurzgefasster theoretischer Hintergrund nützlich sein, um vollständig die Vorteile und alternative Strukturen zu verstehen.
  • Modellbeschreibung
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftstofffilm-(Wandbenetzungs-)Modells, das nützlich zum Darstellen einer auf den Wänden des Ansaugkrümmers und auf den Einlassventilen des Motors abgeschiedenen Kraftstoffmenge und einer folgenden Menge, die pro Motorzyklus verdampft, ist. Das dargestellte Modell wird durch zwei Parameter, c und bv, charakterisiert. Ein Parameter c bezeichnet einen Bruchteil an Kraftstoff von einem gegebenen Kraftstoffeinspritzungsvorgang, der an den Krümmerwänden, Einlassventilen oder eine andere die volle Kraftstoffmasse beziehungsweise Kraftstoffbeladung vom Erreichen der Verbrennungskammer des Zylinders hindernde Struktur anhaftet (sich in Pfützen darauf bildet). Es ist zu bemerken, dass, wenn c gleich eins ist, kein eingespritzter Kraftstoff direkt zu der Kraftstoffbeladung beziehungsweise Kraftstoffmenge in dem Zylinder für diesen Motorzyklus eingeleitet wird. Ein zweiter Parameter bv bezeichnet einen Massenbruchteil des Films ("puddle"/Pfütze), der während eines gegebenen Motorzyklus verdampft. Das dargestellte Modell hat den Vorteil, dass es in der Winkeldomäne der Kurbelwelle ausgedrückt ist, was bedeutet, dass keine Abtastrate in der Systemdynamik erscheint.
  • Strategie der adaptiven Vorwärtssteuerung/-regelung
  • Ein wesentlicher Ansatz einer hier eingesetzten Steuerungs- beziehungsweise Regelungsstrategie ist die adaptive Vorwärtssteuerung/-regelung. Indem die Parameter c und bv des Wandbenetzungsmodells auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage eines Motors online identifiziert werden, kann eine eingespritzte Kraftstoffmenge modifiziert werden, um die Effekte der Wandbenetzung auf die Beladung beziehungsweise Masse des Verbrennungskraftstoffes zu kompensieren, was es möglich macht, sogar unter kurzzeitigen Motorenbetriebszuständen, unberührt von Motorenalterung, Kraftstoffzusammensetzung und Motorentemperatur, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder zur Verbrennung aufrechtzuerhalten. Die identifizierten Parameter c und bv, ermöglichen es der Kompensationsabstimmung, durch Echtzeitrechnungen eingestellt zu werden, um dem zeitlichen variierenden dynamischen Verhalten des Motors zu entsprechen.
  • Die hier vorgestellte Wandbenetzungskompensation verwendet einen Kompensationsansatz der Vorwärtssteuerung/-regelung. Die erwünschte zur geschätzten Luftbeladung pas sende Kraftstoffmenge wird in das Kompensationsverfahren eingegeben, um eine Kraftstoffmenge zum Einspritzen in einen Zylinder in einem unverzüglichen, in die Zukunft wirkenden Steuer- beziehungsweise Regelvorgang zu berechnen.
  • Vorzugsweise wird die Optimalwertsteuerung für die Über gangskompensation verwendet, weil die Transport- und Messvorgangsverzögerungen der Systemsteuerung beziehungsweiseregelung die Bandbreite der fehlergetriebenen Rückkopplungsschleife begrenzen, was die adaptive Zyklus-zu-Zyklus-Rückkopplungskompensation ineffizient für schnelle, kurzzeitige Wechsel in der Beladungsluftmasse macht. Eine schematische Darstellung der Steuer- beziehungsweise Regelstrategie ist in 2 dargestellt.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm eines adaptiven Controllers in Übe Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der Erfindung. Ein adaptiver Controller 203 ist durch drei Komponenten charakterisiert, einen anpassbaren Kompensator 207, ein Wandbenetzungsmodell 215 und einen Parameteranpassungsalgorithmus 221. Der anpassbare Kompensator 207 empfängt direkt von dem Parameteranpassungsalgorithmus 221 Schätzungen eines Parameters c 223 und eines Parameters bv 225 und stellt den eingespritzten Kraftstoff 213 in Abhängigkeit von den Parameterschätzungen 223 und 225 und einer erwünschten Kraftstoffanforderung 205 ein.
  • Der einstellbare Kompensator 207 ist ein Leitungskompensator 207, der die Wandbenetzungsdynamik 201 aufhebt.
  • Andere möglichisn Kompensatoren, wie zum Beispiel solche, die so konstruiert sind, dass sie "H-infinity"- oder "Mu-Synthesis"- oder Beobachterrückkopplungssteuer- beziehungsweise Beobachtungsrückkopplungsregelstrategien verwenden, könnten ebenfalls eingesetzt werden. Das Wandbenet zungsmodell 215 wird zum Einschätzen des Wertes der Systemausgabe 209 verwendet, der auf den Schätzungen 223 und 225 beziehungsweise von einem Parameter c und einem Parameter bv von einem vorhergehenden Motorzyklus basiert. Das für die bevorzugte Ausführung dieser Erfindung charakteristische Wandbenetzungsmodell 215 ist detailliert in 1 dargestellt. Andere Wandbenetzungsmodelle einschließlich zeitkontinuierliche Modelle, diskrete Modelle mit variierenden Abtastraten und zeitkontinuierliche oder zeitdiskrete Modelle, die dynamische Effekte höherer Ordnung einschließen, könnten in einer ähnlichen Weise eingesetzt werden. Der geschätzte Wert der Systemausgabe 217 wird dann von der gemessenen Systemausgabe 209 für den gegenwärtigen Zyklus subtrahiert, um einen Vorhersagefehler 219 zu erhalten. Der Vorhersagefehler 219 wird dann durch den Parameteradaptionsalgorithmus 221 verwendet, um die Schätzungen 223 und 225 beziehungsweise einen Parameter c und einen Parameter bv zu aktualisieren. Der in der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung eingesetzte Parameteradaptionsalgorithmus 221 ist ein rekursiver "Linear Quadratic"-Algorithmus, aber andere Identifikationsalgorithmen, die auf der Theorie der Erweiterten Kalman-Filter, auf "H-Infinity", auf Neuronalen Netzen, auf "Fuzzy Logic" oder auf nichtquadratischen Kostenfunktionen basieren, könnten ebenfalls eingesetzt werden.
  • Wie zuvor erwähnt, identifiziert der verbesserte Ansatz die Wandbenetzungsparameter für jeden Feuerungszyklus während der Übergänge und während der Aufwärmperiode eines kalten Motors. Die Identifikation basiert nur auf dem eingespritzten Kraftstoff, einer Schätzung der Luftbeladung bzw. Luftmasse und eines Anzeigewertes des Kraftstoff/Luft- Äquivalenz-Verhältnisses eines UEGO ("Universal Exhaust Gas Oxygen")- oder eines anderen Lineare-Antwort-Abgassensors. Es sind keine Parameterabbildungen notwendig, und der Motor muss sich nicht in einem gleichbleibenden Zustand oder im Leerlauf befinden, um korrekte Resultate zu erhalten. Die durch den Algorithmus während des vorangegangenen Motorzyklus identifizierten Parameter werden zur Schätzung des verbrannten Kraftstoffes während des gegenwärtigen Motorzyklus verwendet, was mit dem während des gegenwärtigen Motorenverbrennungszyklus verbrannten Kraftstoff, der auf der UE-GO-Sensormessung basiert, verglichen wird. Das Resultat wird durch den Adaptionsalgorithmus verwendet, um die Parameterschätzungen zu aktualisieren. Die aktualisierten Schätzungen werden dann durch einen Optimalwertsteuerungskompensator verwendet, um die Wandbenetzungseffekte adaptiv zu eliminieren.
  • Das Umschreiben der Modellgleichungen, die in 1 eingeführt worden sind, und die Z-Transformierung geben die Transferfunktion des Kraftstofffilmmodells:
  • Figure 00130001
  • Dies ist die Wandbenetzungsdynamik, die während eines Motorenübergangvorgangs kompensiert werden muss, um die erwünschte Kraftstoffmenge an den Verbrennungszylinder zu schicken.
  • Parameterbestimmung
  • Ein Ansatz zum Kompensieren der Wandbenetzungsdynamik würde darin bestehen, die Koeffizienten der Transferfunktion von den Eingabe-Ausgabedaten zu bestimmen und diese Dynamik unter Verwendung der Gleichung (1) direkt zu invertieren. Jedoch benötigt dieser Ansatz große Datensätze, was ihn rechnerisch nicht praktikabel macht. Ein Satz von Transferfunktionsparametern impliziert möglicherweise nicht eine eindeutige Lösung für die Parameter des physikalischen Modells. Andere Ansätze, die die physikalischen Parameter des Wandbenetzungsmodells bestimmen, sind vorgeschlagen worden, aber diese haben typischerweise große Datensätze und rechnerisch aufwendige Suchalgorithmen, die nicht lineare Programmiertechniken und/oder Gauss-Newton-Suchen einschließen, einbezogen. Es ist das Ziel dieses Kompensationsverfahrens, die physikalischen Parameter des Wandbenetzungsmodells direkt auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Basis für Echtzeitverfolgung der Systemdynamik zu identifizieren und diese Parameter in Gleichung (1) zu verwenden, um den eingespritzten Kraftstoff zu kompensieren. Weiterhin müssen die Echtzeitberechnungen innerhalb der praktischen Beschränkungen der gegenwärtigen eingebetteten Mikrocontroller durchgeführt werden, die in den Steuerungen bzw. Regelungen der Automobilmotoren verwendet werden.
  • Um die Identifikation der Wandbenetzungsparameter direkt zu vereinfachen, kann die Transferfunktion nach Gleichung (1) in die Zustandsraum-Form umgeschrieben werden als: x(k) = (1 – h)x(k – 1) + cu(k) y(k) = bx(k – 1) + (1 – c)u(k) (2)wobei x(k) der Filmzustand ist, der die Masse des Kraftstofffilmes wiedergibt, y(k) der verbrannte Kraftstoff ist und k der Motorzyklusindex ist. Es ist zu bemerken, dass, wenn C gleich 1 ist, die Steuerungs- bzw. Regelungseingabe nicht in der Ausgabe erscheint und das System eine reine Verzögerung aufweist. Der Filmzustand in dem k-ten Zyklus wird durch das Lösen dieser Gleichungen für x(k – 1) und Gleichsetzen der Resultate erhalten:
  • Figure 00150001
  • Verschieben dieses Resultates um ein Zyklus und Einsetzen in die Ausgabegleichung von Gleichung (2) erlaubt, y(k) nach den Termen der vorhergehenden Systemeingaben und Ausgaben aufzulösen: y(k) = (1 – bv)y(k – 1) + (1 – c)u(k) + (bV – 1 + c)u(k – 1) (4)
  • Bringen aller Terme, die nicht mit dem Wandbenetzungsparametern multipliziert werden, auf die linke Seite der Gleichung (4) führt zu: y(k) – y(k – 1) – u(k) + u(k – 1) = bv(u(k – 1) – y(k – 1)) + c(u(k – 1) – u(k)), (5) was in eine kompaktere Form umgeschrieben werden kann als: y(k) = h(k)p ^(k) (6)wo p ^ = [bvc]', wo die Zyklus-zu-Zyklus-Abhängigkeit der Wandbenetzungsparameter nun in Gleichung 6 eingeschlossen ist. Indem die Systemgleichungen auf diese Weise umgeschrieben werden, ist die neue Ausgabe y linear in den Parametern des Wandbenetzungsmodells, wobei gleichzeitig die Struktur der Dynamik (wie die Variablen sich zueinander verhalten) erhalten bleibt, was die Verwendung von linearen Identifikationstechniken ermöglicht, um c und bv direkt zu identifizieren.
  • Die besten praktischen Schätzungen der Parameter des Wandbenetzungsmodells können identifiziert werden, indem die Lösung gefunden wird, die die folgenden "Linear Quadratic"-Kostenfunktion minimiert: J(p ^) = 1/2{e'(k)V–1e(k) + (p ^(k) – p ^(k – 1))P –1 (p ^(k) – p ^(k – 1))} (7)wo e(k) = y(k) – h(k)p ^(k) der Schätzfehler, der auf den gegenwärtigen Parameterschätzungen basiert, und V und P die gewichtete Kovarianz des Messsignals y(k) beziehungsweise die gewichtete Kovarianz der Parameterschätzungen ist. Das heißt, V = W1V *, wobei W1 ein Gewichtungsfaktor ist, der auf die Kovarianz des Messrauschens V * angewendet wird, und P = W2P *, wobei W2 ein Gewichtungs faktor ist, der auf die Kovarianz der Schätzungen P * angewendet wird. Auf V und P wird sich nunmehr einfach als die Mess- und Parameterschätzungskovarianzen bezogen.
  • Im Allgemeinen sind y, h, p ^ und e Vektoren, V und P sind Matrizen, aber in dem Fall der Einfacheingabe, Einfachausgabe dieses Beispiels sind y, V und e Skalare. Es ist zu bemerken, dass aufgrund der physikalischen Definitionen der Wandbenetzungsparameter sowohl c als auch bv auf Werte zwischen null und eins beschränkt sind.
  • Um J(p ^) zu minimieren wird die partielle Ableitung nach p ^ genommen und gleich Null gesetzt:
  • Figure 00170001
  • Auf lösen nach p ^(k) gibt p ^(k) = (h(k)'V–1h(k) + P –1)–1(h(k)'V–1 y(k) + P –1p ^(k – 1)) (9)
  • Definitionsgemäß ist die Aktualisierung der Parameterkovarianz dann gegeben durch: P(k + 1) = (h(k)'V–1h(k) + P(k)–1)–1 (10)
  • Die Gleichungen (9) und (10) sind die Gleichungen, die rekursiv gelöst werden können, um die Wandbenetzungsparameter auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage zu identifizieren. Es ist jedoch nicht erwünschenswert, die notwendigen Matrixinversionen in einer herkömmlichen Motorensteuerung/- Regelung durchzuführen. Weiterhin neigt die Aktualisierung der Kovarianz dazu, die Kovarianz auf Niveaus abzusenken, bei denen das System nicht länger die Parameterschätzungen signifikant aktualisiert. Deshalb wurde entschieden, dass die Parameterschätzungskovarianzen als konstant angenommen und auf einen solchen Niveau gesetzt werden würden, dass der Schätzer zu allen Zeiten "wach" bleiben würde, ohne übermäßig verrauschte Schätzungen aufzuweisen. Es wurde auch bemerkt, dass von den Wandbenetzungsparametern angenommen werden kann, dass sie über den Betriebszustandsbereich des Motors unabhängig variieren. Dieses physikalische Phänomen entspricht einer diagonalen Kovarianz (d. h. es gibt keine Kreuzkorrelation zwischen c und bv). Deswegen wird für die hier abgeleiteten Aktualisierungsgleichungen angenommen, dass
    Figure 00180001
    eine Konstante ist. Diese Annahme wird gemacht, weil sie die physikalische Natur der Wandbenetzungsdynamik wiedergibt. Jedoch könnte für die Kovarianz auch eine andere Form angenommen werden, oder die Kovarianz könnte online aktualisiert werden, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen. Einsetzen der Gleichung (1) in die Gleichung (9) und Auflösen führt zu:
    Figure 00180002
    Figure 00190001
    wobei: p ^(k) = [b ^v(k)c ^(k)]' y(k) = y(k) – y(k – 1) + u(k – 1) – u(k); undh(k) = [(u(k – 1) – y(k – 1)(u(k – 1) – u(k))]und 1/v = V–1, P1 und P2 Konstanten sind und k der Motorzyklusindex ist.
  • Bemerkung: (y(k) – h(k)p ^(k – 1)) ist der gemessene Wert von y(k) minus dem geschätzten Wert von y(k), der auf den Werten der Wandbenetzungsparameter für den Index des letzten Motorzyklus und dem Modell beruht. Dies ist der Vorhersagefehler 219, der zuvor in 2 gezeigt worden ist.
  • Diese Gleichungen (12) und (13) sind weitaus einfacher in einer herkömmlichen Motorenregelung bzw.-Steuerung zu implementieren als jene, die in den Konzepten des Standes der Technik angewendet werden, die nicht-lineare Programmierung oder ähnliche Hilfsmittel, die Gauss-Newton-Iterationen, Such-Vektor-Normen und "Active-Set"-Verfahren einschließen, und sie sind auch einfacher als solche, die durch solche Schemata verwendet werden, die die Koeffizienten der Transferfunktion anstelle der tatsächlichen Wandbenetzungsparameter identifizieren.
  • Es ist zu bemerken, dass sogar, obwohl die Aktualisierungsgleichungen (12) und (13) durch explizites Lösen eines "Linear Quadratic"-Steuerungs- bzw. Regelungsproblems erhalten wurden, ähnliche Resultate mit anderen Steuer- bzw. Regelungs-/Optimierungsmethoden (H∞, Fuzzylogik, etc.) erhalten werden konnten. Ähnliche Resultate konnten auch durch die Annahme einer anderen Form für die Schätzungskovarianzen oder durch die Konvertierung des gesamten Problems in das analoge zeitkontinuierliche Problem (verglichen mit der diskreten Zeit) erhalten werden.
  • Nun, da die Wandbenetzungsparameter auf einer Zykluszu-Zyklus-Basis identifiziert werden können, kann diese Information verwendet werden, um die Effekte der Änderungen in der Wandbenetzungsdynamik über die Lebenszeit des Motors zu kompensieren. Wie zuvor erwähnt, variiert die Wandbenetzungsdynamik aufgrund der Effekte der Motorenalterung (Einlassventile), Herstellungsschwankungen, Schwankungen der Kraftstoffflüchtigkeit und Betriebstemperaturen des Motors. Diese Schwankungen machen abgebildete Kompensatoren weniger effizient als adaptive Kompensatoren, die später in einer Diskussion in Bezug auf die Kompensatorkonstruktion beschrieben werden. 3 zeigt den Effekt von Einlassventil-Abscheidungen auf die nicht adaptive Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung bzw.-Regelung.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Effekt der abgebildeten Wandbenetzungskompensation auf ein Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ohne Motoreneinlassventil-Abscheidungen gegen den Effekt einer abgebildeten Wandbenetzungskompensation auf das Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis für identische Drosselklappenübergänge an denselben Motor bei Vorliegen von Motoreneinlassventilen-Abscheidungen veranschaulicht. Die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Antworten, die in 3 dargestellt sind, sind charakteristisch für einen gleichbleibenden Betriebszustand, dem ein schneller Übergang in einen neuen gleich bleibenden Betriebszustand folgt. Die kleine magere Abweichung 302 in 3 ist charakteristisch für den abgebildeten Wandbenetzungskompensator für einen Drosselklappenübergang ohne vorliegende Motoreneinlassventil-Abscheidungen, wobei der abgebildete Kompensator richtig abgestimmt ist. Das Wesen der gut abgestimmten Steuerung bzw. Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird durch die niedrige Spitzenabweichung und die schnelle Rückkehr zu einem stiöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch ersichtlich. Die große magere Abweichung, die während des Beschleunigungsüberganges 301 auftritt, ist charakteristisch für einen schlecht abgestimmten abgebildeten Kompensator, was durch Motoreneinlassventil-Abscheidungen verursacht sein kann. Für einen Motorenübergang bei Vorliegen von Abscheidungen am Motoreneinlassventil nimmt der abgebildete Kompensator an, dass weit weniger Kraftstoff in den Film abgeschieden wird, als es tatsächlich der Fall ist. Dies führt zu einer ungenügenden Kraftstoffmenge, die in den Einlasskanal eingespritzt wird, was eine große magere Abweichung während des Beschleunigungsüberganges nach sich zieht. Die sehr viel größere Spitzenabweichung und die sehr viel längere Zeit, um zu einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch zurückzukehren, zeigen die schlechte Leistung des abgebildeten Kompensators beim Vorliegen von Einlassventil-Abscheidungen. Ähnliche Resultate gelten für eine schnelle Verkleinerung in der Drosselklappenöffnung 304 (abgebildeter Kompensator ohne Motoreneinlassventil) und 303 (abgebildeter Kompensator mit Motoreneinlassventil-Abscheidung). Die Effekte der Wandbenetzungsdynamik, die durch das schnelle Drosselklappenschließen verursacht sind, werden durch den abgebildeten Kompensator in der Ge genwart von Motoreneinlassventil-Abscheidungen unangemessen kompensiert. Die verschlechterte Luft/Kraftstoff-Steuerung bzw.-Regelung, die durch die großen Abweichungen der Stöchiometrie ersichtlich sind, führen direkt zu vergrößerten Automobilemissionen.
  • Die Änderungen in der Kraftstoffdynamik, die durch Einlassventil-Abscheidungen verursacht sind, machen den abgebildeten Kompensator weniger genau im Aufrechterhalten eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer, indem er die Parameter der abgebildeten Wandbenetzungskompensation falsch wiedergibt, was zu einem schwach abgestimmten Wandbenetzungskompensator und zu höheren Emissionen führt. Der gerade beschriebene Parameteradoptionsalgorithmus identifiziert diese Änderungen online auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage, was die genaue Kompensation für diese Effekte möglich macht. Diese Fähigkeit ist von höchster Wichtigkeit, da die neuen Emissionsregulationen die Anforderungen an die Beständikeit der Emissionssteuerung bzw. -regelung auf 100,000 Meilen ausgeweitet haben.
  • Plattform der Systemhardware
  • 4 ist ein schematisches Diagramm einer Plattform der Systemhardware zum Durchführen der bevorzugten Verfahrensschritte. Das System umfasst einen Motor 400, der an eine Kurbelwelle 401 gekoppelt ist, die an ein Schwungrad 403 gekoppelt ist, welches über einen Codierer 405 die Information der absoluten Motorenposition 407 bereitstellt. Diese Information der absoluten Motorenposition wird durch einen Controller 409 zur Synchronisation des bevorzugten Verfahrens verwendet. Der Controller ist vorzugsweise einen Motorola MC68332-Mikrocontroller umfassend gebildet. Der Motorola MC68332-Mikrocontroller ist programmiert, um die später in den beigefügten Flussdiagrammen beschriebenen bevorzugten Verfahrensschritte durchzuführen. Viele andere Implementationen sind möglich, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen. Beispielsweise könnte ein anderer Mikrocontroller verwendet werden. Zusätzlich könnte ein dediziertes, auf einem Hardwareschaltkreis basierendes Steuer- bzw. Regelungssystem, das in Übereinstimmung mit der Lehre dieser Abhandlung gesteuert bzw. geregelt wird, zur Schätzung der Kraftstoffadhäsionsdynamik verwendet werden, und ein Kompensator könnte zum Einstellen der Kraftstoffbeschickung verwendet werden.
  • Zu der 4 zurückkehrend schließt der Motor 400 eine erste Zylinderreihe 411 ein, die über einen Abgasrohrkrümmer einen ersten UEGO-Sensor 413 antreibt. Der erste UEGO-Sensor 413 wird stromabwärts von den Auslasskanälen der ersten Zylinderreihe 411 angeordnet und misst eine Sauerstoffkonzentrationsausgabe von jedem der Zylinder. Der erste UEGO-Sensor 413 stellt ein lineares Signal 414 an den Controller 409 bereit, das eine Größe hat, die von dem gemessenen Kraftstoff/Luft-Äquivalenz-Verhältnis abhängt. Eine zweite Zylinderreihe 415 hat einen komplementären UEGO-Sensor 417, der stromabwärts von dem Abgasauslasskanälen der zweiten Zylinderreihe angeordnet ist. Dieser zweite UE-GO-Sensor 417 stellt auch ein Signal für den Controller 409 bereit, das kennzeichnend für das Kraftstoff/Luft-Äquivalenz-Verhältnis in dem Abgasstrom aufgrund der Abgasausstoßenden Zylinder in der zweiten Zylinderreihe 415 ist. Weiterhin hat der Motor 400 einen Luftmassen- Flussratensensor (MAF = air-mass flowrate) 421, der an einen Abgaskrümmer des Motors 400 gekoppelt ist. Der Luftmassen-Flussratensensor 421 stellt dem Controller 409 ein Ausgabesignal 418 zur Verfügung, das kennzeichnend für die Luftmassen-Flussrate in den Ansaugkrümmer des Motors ist. Es ist zu bemerken, dass als Alternative zum Verwenden eines MAF-Sensors ein Geschwindigkeits-Dichte-Ansatz zum Bestimmen der Einlass-Luftmassen-Beladung implementiert werden könnte. Diese Art von Ansatz würden einen Einlass-Luftmassensensor bzw. Einlass-Luftbeladungssensor, wie z. B. einen Absolutdrucksensor zum Messen des Ansaugkrümmerdrucks und einen Motordrehzahlsensor zum Bestimmen der Motordrehzahl verwenden. Ein(e) Einlassmassen-Flussrate oder -Faktor kann dann in Abhängigkeit von der bestimmten Motordrehzahl und von dem Ansaugkrümmerdruck berechnet werden.
  • Der Controller 409 hat eine Reihe von Ausgabesignalen 419, die individuell an die Kraftstoffinjektor geleitet werden, die mit jedem Zylinder in der ersten und zweiten Zylinderreihe 411 und 415 assoziiert sind.
  • Wie zuvor beschrieben, werden das erste und zweite UE-GO-Sensorsignal 414 und 416, das Ansaugkrümmer-Luftmassen-Flusssignal 418 und ein gespeicherter Wert der eingespritzten Kraftstoffladung bzw. Kraftstoffmasse, wie durch den Controller (innerhalb des Controllers 409) verwendet, um das bevorzugte Verfahren zu implementieren.
  • Signalverarbeitung/Anhaltende Anregung
  • Da der Parameteradaptionsalgorithmus, der in dem vorhergehenden Abschnitt beschrieben worden ist, mit Kraftstoffmassenwerten operiert, benötigt er einen Injektorbe fehl, ein UEGO-Sensoranzeigewert und eine Luftmassenschätzung pro Zylinderreihe pro Motorzyklus. Die Eingabesignale werden mit einem Bandpass gefiltert, um Effekte von Sensorrauschen und Systembeiträgen auf die geschätzten Parameter zu minimieren. Die benötigten Signale werden in Übereinstimmung mit einer in 5 gezeigten Zeitreihenfolge abgetastet, um die Signalabtastung mit der Kraftstoffeinspritzung, dem Lufteinlass und den Abgasvorgängen für einen Zylinder pro Reihe zu synchronisieren. 5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Plan einer Zeitreihenfolge zur Bildung eines Adaptionssignals in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der Erfindung zeigt. Alle Winkelpositionen für einen gegebenen Zylinder werden im Bezug auf den oberen Totpunkt des Kompressionshubes für diesen speziellen Zylinder ausgedrückt, dem ein Wert Null zugewiesen wird.
  • Drei Größen müssen pro Zylinderereignis abgetastet werden: Die Masse an eingespritzten Kraftstoff 501, die Beladungsluftmasse 503 und das normalisierte Abgas-Kraftstoff/Luft-Äquivalenz-Verhältnis 504. Die eingespritzte Kraftstoffmasse 501 wird, wann immer der Wert der Pulsweite des Kraftstoffinjektors endgültig festgelegt wird, genau vor dem Start der Einspritzung abgetastet. Dieses Signal wird dann durch einen Bandpassfilter 502 geleitet, um Hochfrequenzrauschen und Niederfrequenzbeiträge zu entfernen. Die Beladungsluftmasse 503 wird an dem unteren Punkt des Einlasshubes berechnet. Das normalisierte Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnis 504 wird nach dem Abgaspuls von dem überwachten Zylinder und genau vor dem nächsten Abgasereignis für diese Reihe von einem UEGO-Signal bestimmt, was dem Sensor die maximal mögliche Abklingzeit gibt und damit die Effekte der Sensordynamik auf den Anzeigewert des normalisierten Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnisses 504 minimiert. Das normalisierte Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnis 504 wird dann mit dem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnis 505 multipliziert und dann mit der Luftmassenbeladung 516 multipliziert, um den verbrannten Rohkraftstoff 511 für das gerade beendete Zylinderereignis zu erhalten. Das Signal des verbrannten Rohkraftstoffes 511 wird dann zu einem Bandpassfilter 507 geleitet, um ein Hochfrequenzrauschen und Niederfrequenzbeiträge zu entfernen. Der gefilterte eingespritzte Kraftstoff 512 wird dann an das Wandbenetzungsmodell 508 weitergeleitet, um einen geschätzten gefilterten, verbrannten Kraftstoff 513 zu erhalten. Der geschätzte gefilterte, verbrannte Kraftstoff 513 und der gemessene gefilterte, verbrannte Kraftstoff 514 werden dann verwendet 509, um einen Vorhersagefehler 515 zu erhalten, welcher dann an den Parameteradaptionsalgorithmus 510 weitergeleitet wird. Der Parameteradaptionsalgorithmus 510 aktualisiert die Schätzungen des Wandbenetzungsparameters 516 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der Erfindung, wie detailliert in der zuvor beschriebenen Gleichung (12) und Gleichung (13) ausgeführt worden ist. Die aktualisierten Parameterschätzungen 516 werden dann an das Wandbenetzungsmodell 508 zur Verwendung während des nächsten Zyklus weitergeleitet.
  • Es ist zu bemerken, dass die verschiedenen Signalabtastungen bei konstanten Kurbelwellenwinkeln synchron mit dem Motorzyklusprozess auftreten. Dieses vereinfacht sowohl den Identifikationsalgorithmus als auch die Kompensatorstruktur bedeutend. Aufgrund rechnerischer Beschränkungen werden die Wandbenetzungsparameter als konstant über eine Zylinderreihe angenommen und werden deswegen von einem Zylinder auf jeder Zylinderreihe einmal pro Zyklus berechnet. Wenn mehr Verarbeitungsleistung verfügbar wäre, könnte dieses System für alle Zylinder individuell betrieben werden. Die zwei UEGO-Sensoren 413 und 417 werden bei den angezeigten Motorenkurbelwellenwinkeln abgetastet, weil dies den beiden UEGO-Sensoren 413 und 417 eine maximal mögliche Abklingzeit vor dem Abtasten ermöglicht, noch bevor der Sensor einem Abgaspuls von einem nächsten Zylinder in der Verbrennungsreihenfolge ausgesetzt ist. Dies minimiert den Effekt der UEGO-Sensordynamik auf die resultierenden Signalschätzungen.
  • Viele Adaption/Identifikations-Konzepte verlassen sich auf eine zusätzlich eingespritzte Anregung der Drosselklappenposition (d. h. Luftfluss) und der Pulsweite des Kraftstoffes (d. h. die eingespritzte Kraftstoffmasse), um vollständig die interessierende Dynamik anzuregen (d. h. um "andauernde Anregung" bereitzustellen). Diese Option ist möglicherweise für dieses System nicht notwendig, da normale Fluktuationen in der Luftbeladung bzw. Luftmasse und der Drosselklappeneingabe anscheinend die gesamte zur Identifikation notwendige Anregung bereitstellt, vorausgesetzt natürlich, dass die Messungen ausreichend genau sind und ein angemessenes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis aufweisen. Jedoch wurden Tests mit variierenden Graden an zusätzlichen breitbandigen Anregungssignalen ausgeführt (ein binäres Pseudozufallssignal mit kleiner Amplitude mit einem breitbandigen Frequenzinhalt wurde zu dem kompensierten eingespritzten Kraftstoff 605 hinzugefügt 613 (was zu einem Signal 606 führt)), die anzeigten, dass die Antwort des adaptiven Steuer- bzw. Regelsystems während schneller Übergänge in Abhängigkeit davon, ob ein Anregungssignal gegenwärtig war oder nicht, variieren kann. Emissionsversuche werden verwendet, um zu bestimmen, ob das zusätzliche Anregungssignal zum Erhalten der besten Resultate benötigt wird oder nicht. Schließlich sollte angemerkt werden, dass die Parameterschätzungen mit einem Tiefpass gefiltert worden sind, um zu garantieren, dass die Kraftstoffkompensation gleichmäßig und gutartig ist. Es sollte weiterhin angemerkt werden, dass zu keinem Zeitpunkt die Kraftstofffilmmasse berechnet wird, was dieses Verfahren von den anderen in der Literatur vorgeschlagenen Verfahren unterscheidet. Dieses reduziert die Menge an nachzuhaltenden Daten in den Echtzeitrechnungen beträchtlich.
  • Kompensatordesign
  • Das Ziel des Kompensators ist es, den eingespritzten Kraftstoff zu modifizieren, um die Effekte der Wandbenetzung so zu beseitigen, dass das erwünschte Kraftstoff/Luft-Verhältnis innerhalb des Zylinders erreicht wird. Schematisch ist dies in 6 gezeigt. 6 ist ein schematisches Diagramm, das die Wandbenetzungskompensation darstellt. Die erwünschte Kraftstoffmasse für die Verbrennung 601 in 6 wird durch einen Wandbenetzungskompensator 603 geleitet. Der Wandbenetzungskompensator 603 ist die dynamische Inversion der Wandbenetzungsdynamik 607. Der Wandbenetzungskompensator 603 ändert die erwünschte Kraftstoffmasse für die Verbrennung 601, um die kompensierte, einzuspritzende Kraftstoffmasse 605 zu erhalten. Wenn erwünscht, kann ein binäres Pseudozufallssignal oder ein anderes Störsignal 611 zu der kompensierten, eingespritzten Kraftstoff masse hinzugefügt werden 613, wenn die Signal-zu-Rauschen-Qualität nicht akzeptabel ist oder der Grad der andauernden Anregung eine Anhebung benötigt. Die kompensierte, einzuspritzende Kraftstoffmasse 605 wird dann eingespritzt, und die Wandbenetzungsdynamik 607 des Motors modifiziert die eingespritzte Kraftstoffmasse 605, um die in den Zylinder eingebrachte Kraftstoffmasse 609 zu erzeugen. Wenn der Kompensator der inversen Wandbenetzungsdynamik 603 genau die dynamische Inversion der wirklichen Wandbenetzungsdynamik 607 ist, dann führt die aufeinanderfolgende Anwendung der invertierten 603 und nicht invertierten 607 Wandbenetzungsdynamik auf ein System der Eins-Verstärkung, und die in den Zylinder 609 eingebrachte Kraftstoffmasse wird gleich der für die stöchiometrische Verbrennung 601 erwünschten Kraftstoffmasse sein.
  • Idealerweise könnten die effektive Wandbenetzungskompensation erreicht werden, indem die Wandbenetzungsparameter identifiziert werden, womit eine Schätzung der Kraftstofffilm-Transferfunktion, G ^ f(z) festgelegt wird, die Gleichung (1) zum Erhalten der inversen Transferfunktion
    Figure 00290001
    invertiert wird und diese inverse Transferfunktion verwendet wird, um die erwünschte Kraftstoffquantität zu modifizieren. Wie in 6 gezeigt, sollte sich die resultierende Transferfunktion des Kompensators in nachfolgender Anwendung ("in cascade") mit der Wandbenetzungsdynamik,
    Figure 00290002
    , 1 annähern, wo die in den Zylinder eingebrachte Kraftstoffmasse perfekt der erwünschten Kraftstoffmasse oh ne dynamische Verzehrung folgt. Für diesen Fall, mit dem durch Gleichung (1) beschriebenen diskreten Prozess,
    Figure 00300001
    wo wir die Parameter der Einfachheit halber zusammengefasst haben; b0 = (1 – c) b1 = (bv + c – 1) (15 ) a1 = (1 – bc )ist die Kompensationstransferfunktion:
    Figure 00300002
  • Dieses impliziert die folgende Differenzgleichung (indem die inverse Z-Transformation genommen wird):
  • Figure 00300003
  • Dies ist die Kompensationsgleichung, die für jeden Zyklus für jeden Zylinder durchgeführt wird, um die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu berechnen. Die Koeffizienten werden direkt aus den bestimmten Parametern aus den Gleichungen (15) berechnet. Dies ist der Adaptionsmechanismus der Kompensatorabstimmung.
  • Die Wandbenetzungsdynamik ist jedoch nicht immer direkt invertierbar. Die Null der Transferfunktion, die durch die Gleichung (1) gegeben ist, wird erhalten, indem der Zähler gleich Null gesetzt wird und nach z aufgelöst wird:
    Figure 00310001
    für einen gegebenen Zyklusindex k ist, muss Z•(k) innerhalb des Einheitskreises liegen. Es ist aus der Gleichung (18) offensichtlich, dass, wenn c → 1, dies nicht der Fall ist, da der Wert von Z•(k) gegen minus Unendlich geht. Physikalisch geht die gesamte eingespritzte Kraftstoffmasse mit c → 1 in den Film, und das System wird deswegen eine reine Verzögerung von dem eingespritzten Kraftstoff zu dem verbrauchten Kraftstoff haben. Deswegen wird es nicht möglich sein, eine direkte Korrektur der Kraftstoffmasse in dem gegenwärtigen Zyklus vorzunehmen. Wenn der Wert c(k) jedoch niedriger ist und Z•(k) innerhalb des Einheitskreises liegt, dann ist die direkte Inversion möglich, und gegenwärtige Zykluskorrekturen können durchgeführt werden. Dieses Problem ist im Stand der Technik nicht angesprochen worden. Tatsächlich werden einige Systeme des Standes der Technik instabil, wenn der Wandbenetzungsbruchteil (oft im Stand der Technik X genannt) sich 1 nähert. Da die Wandbenetzungsdynamik durch zwei verschiedene Verhaltenstypen, ein System mit direktem Durchgang des eingespritzten Kraftstoffes und eines ohne direkten Durchgang, charakterisiert ist, wurde entschieden, zwei getrennte Kompensatoren, einen für jeden Zustand, zu verwenden, wobei der in einem speziellen Zyklus verwendete Kompensator von den Werten von c(k) und Z•(k) abhängt. Dies ermöglicht die am besten realisierbare Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Steuerung bzw. -Regelung, indem dem Kompensator ermöglicht wird, den maximalen Vorteil aus der physikalischen Natur des Systems bei gleichzeitiger Beachtung, die Systemstabilität zu gewährleisten, zu ziehen.
  • Kompensator mit direktem Durchgang
  • Um konservative und physikalisch verständliche Grenzen der Umschaltpunkte zwischen den zwei Kompensatoren bereitzustellen, wurde entschieden, den Kompensator zur Verwendung mit direktem Durchgang immer zu verwenden, wenn c(k) kleiner als 0,9 und Z•(k) größer als 0,08 ist. Wenn c(k) kleiner als 0,9 ist, liegt eine bedeutende Menge vom eingespritzten Kraftstoff zu verbranntem Kraftstoff durchgehende Menge in demselben Kraftstoffzyklus vor. Durch dynamische Inversion des Anlagenmodells zur Bildung eines Kompensators, der dann die Pole und Nullen der Anlage entfernt, wird die Anlagen-Null Z•(k) der Pol des Kompensators. Die untere Grenze von 0,08 wurde ausgewählt, um die maximal erwünschte Bandbreite (Frequenz) des Kompensators widerzuspiegeln. Obwohl die Pol-Anordnung für –1 < Z•(k) < 0.08 technisch stabil sein würde, war es nicht wünschenswert, leicht gedämpfte oszillatorische Eigenwerte bei hohen Frequenzen zu erzeugen, da dies das System unnötigerweise summen lassen würde. Dieser Wandbenetzungskompensator zur Verwendung mit direktem Durchgang ist in 7 in Form eines Blockdiagramms gezeigt.
  • 7 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wandbenetzungskompensator für einen Motorenbetriebszustand mit direktem Durchgang zeigt. Die Eingaben an den Kompensator ist die erwünschte Kraftstoffmasse 701, die geschätzte System-Null 702, die eingespritzte Kraftstoffmasse 703, die Schätzung eines Wandbenetzungsparameters bv(k) 704 und die Schätzung eines Wandbenetzungsparameters c(k) 705. Die Schätzung 705 eines Wandbenetzungsparameters c(k) wird dann durch einen Begrenzer 706 geleitet. Die Ausgabe des c(k)-Begrenzers 719 wird dann verwendet, um den Kehrwert von b0(k) 708 in 7 (siehe Gleichung 15) zu berechnen. Die Schätzung 704 eines Wandbenetzungsparameters bv(k) wird dann an einen Begrenzer 707 geleitet. Die Ausgabe 720 von dem bv(k)-Begrenzer 707 wird dann verwendet, um α1(k) 709 in 7 zu berechnen (siehe Gleichung 15). Die erwünschte Kraftstoffmasse für den vorhergehenden Zyklus 721, die die Ausgabe 721 einer Einmotorzyklusverzögerung 710 ist, wird mit α1(k) 709 multipliziert 711 und von der erwünschten Kraftstoffmasse für den gegenwärtigen Zyklus 701 subtrahiert 712. Dieses Signal 722 wird dann mit dem Kehrwert von b0(k) 708 multipliziert 713, um das Signal 726 zu erhalten. Die geschätzte Null für den gegenwärtigen Zyklus 702 wird durch einen Begrenzer 714 geleitet, um eine begrenzte, geschätzte Null 723 zu erhalten. Die eingespritzte Kraftstoffmasse 703 wird an eine Einmotorzyklusverzögerung 719 geleitet. Die Ausgabe 724 der Verzögerung 719 wird dann mit der limitierten geschätzten Null 723 multipliziert 716.
  • Dieses Signal 725 wird dann von dem Signal 726 subtrahiert 715, um die kompensierte Kraftstoffmasse 727 zu erhalten. Die kompensierte Kraftstoffmasse 727 wird durch einen Begrenzer 717 geleitet, um den endgültigen Wert für die kompensierte Kraftstoffmasse 718 zu erhalten. Dies ist die Kraftstoffmasse, die eingespritzt werden muss, um die Effekte der Wandbenetzung so zu kompensieren, dass die in dem Zylinder eingebrachte Kraftstoffmenge der für die stöchiometrische Verbrennung erwünschten Kraftstoffmasse entspricht. Der Kompensator ist eine direkte Form-I-Realisierung der Gleichung (17). Der Kompensator führt eine Nullpol-Streichung durch und modifziert die eingespritzte Kraftstoffmenge, um die Effekte der Wandbenetzung zu kompensieren. Da die Wandbenetzungsdynamik ein Tiefpass(Frequenz)-System ist, kann der Kompensator als Leitungskompensator beschrieben werden. Es ist zu bemerken, dass die Eingabe an den Kompensator die erwünschte Kraftstoffmasse ist, die ein berechneter und kein gemessener Wert ist.
  • Kompensator ohne direkten Durchgang
  • Für den Fall, bei dem mehr als 90% der eingespritzten Kraftstoffmenge an den Wänden des Ansaugkrümmers anhaften oder wenn das System nicht direkt invertierbar ist, wird die Wandbenetzungkompensation durch einen Kompensator bewerkstelligt, der annimmt, dass es keinen direkten Kraftstoffdurchgang in den Zylinder während der Einspritzung gibt. Der Systempol wird in diesem Fall auf Null gesetzt, was zu einer endlichen Abklingzeit oder einem gedämpften Controller führt. Dieser Kompensator wird in ähnlicher Wei se von der Gleichung (17) abgeleitet, wenn c = 1 in die Gleichung (15) eingesetzt wird. Um die invertierte Dynamik realisierbar zu machen, ist es notwendig
    Figure 00350001
    als die
  • Transferfunktion des Kompensators zu verwenden. Dies führt einen Kompensatorpol bei z = 0 ein. Dieser Controller versucht die Kraftstofffilmmasse bei seinem neuen Gleichgewichtswert in ein Gleichgewicht zu bringen, indem er die wahre Kraftstoffmenge während des gegenwärtigen Einschubzykluses einspritzt oder entfernt, wobei er den erwünschten Kraftstoff zur Verbrennung in dem nächsten Motorzyklus erhält (siehe 8). Wenn der Kompensator so arbeitet wie beabsichtigt, dann gilt mc(k + 1) = md(k). Für die kurzfristige Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung stellt dieser Kompensator die schnellste Kompensation im Bereich dar, die unter den gegebenen gegenwärtigen Beschränkungen möglich ist. Die Kompensationsdifferenzgleichung ist:
  • Figure 00350002
  • 8 ist ein schematisches Diagramm, das einen Wandbenetzungskompensator für einen Motorenbetriebszustand ohne direkten Durchgang darstellt. Die Eingaben an den Kompensator sind die erwünschte Kraftstoffmasse 802, die eingespritzte Krafftstoffmasse 803 und die Schätzung 801 eines Wandbenetzungsparameters bv(k). Die Schätzung 801 eines Wandbenetzungsparameters bv(k) wird dann durch den Begrenzer 804 geleitet, um eine begrenzte Schätzung 816 von bv(k) zu erhalten. Die begrenzte Schätzung 816 von bv(k) wird dann verwendet, um a1(k) 806 in 8, siehe Gleichung (15), und b1(k) 805 in 8, siehe Gleichung (15), unter der Annahme zu berechnen, dass es keine direkte Durchleitung von Kraftstoff von der Einspritzung zu der in dem Zylinder eingebrachten Kraftstoffmasse gibt. Die erwünschte Kraftstoffmasse 802 wird an eine Einmotorzyklusverzögerung 809 weitergeleitet. Die verzögerte, erwünschte Kraftstoffmasse 817 wird mit a1(k) 806 multipliziert 807 und von der für den gegenwärtigen Zyklus 802 erwünschten Kraftstoffmasse subtrahiert 821. Dieses Signal 808 wird dann mit dem Kehrwert von b1(k) 805 multipliziert, um das Signal 818 zu erhalten. Die eingespritzte Kraftstoffmasse 803 wird an eine Einmotorzyklusverzögerung 813 weitergeleitet, um die verzögerte, eingespritzte Kraftstoffmasse 819 zu erhalten. Die verzögerte, eingespritzte Kraftstoffmasse 819 wird mit dem festen Kompensatorpol 812 multipliziert, um das Signal 820 zu erhalten. Das Signal 820 wird dann von dem Signal 818 subtrahiert 822, um die kompensierte Kraftstoffmasse 811 zu erhalten. Die kompensierte Kraftstoffmasse 811 wird durch einen Begrenzer 814 geleitet, um den endgültigen Wert für die kompensierte Kraftstoffmasse 815 zu erhalten.
  • 9 umfasst ein Paar von Diagrammen mit identischer Skalierung, die den Effekt von abgebildeter Wandbenetzungskompensation auf ein ausgestoßenes Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis verglichen mit dem Effekt der adaptiven Wandbenetzungskompensation auf das ausgestoßene Übergangs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die identischen Drosselklappenübergänge an demselben Motor für einen kalten Betriebszustand des Motors demonstrieren. In beiden Fällen (900 und 910) wurde ein Motorendynamometer bei 1,100 RPM ("revolutions per minute" = Umdrehungen pro Minute) und 30 kPa (kilo Pascals)-Ansaugkrümmer-Absolutdruck (MAP = "mani fold absolute pressure"/Ansaugkrümmer-Absolutdruck) betrieben, und die Kühltemperatur des Motors wurde bei ungefähr 62 Grad Celsius aufrechterhalten, was niedriger ist als die normale Kühltemperatur des Motors für einen warmen Motor. Dies simuliert den Betrieb eines Motors in kaltem Betriebszustand, bevor der Motor vollständig aufgewärmt ist. Das Dynamometer änderte dann den MAP auf 90 kPa, indem es die Drosselklappe über 5 Sekunden bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Motordrehzahl bei 1,100 RPM öffnete und dann diesen Betriebszustand aufrecht erhielt. Die Änderungen in der Steuerung bzw. Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhaltnisses zwischen dem abgebildeten Kompensator und dem adaptiven Kompensator sind gravierend. Die Antwort des abgebildeten Kompensators wird im Diagramm 900 in 9 gezeigt. Die große magere Abweichung, die während der Beschleunigung 905 auftritt, ist charakteristisch für einen schwach abgestimmten, abgebildeten Kompensator, die durch den kalten Betriebszustand des Motors verursacht ist. Für einen kalten Betriebszustand des Motors nimmt der abgebildete Kompensator an, dass weit weniger Kraftstoff auf dem Film in den Absaugkrümmer abgeschieden wird, als es tatsächlich der Fall ist, weil die Wandbenetzungsparameter in einen typisch abgebildetem Kompensator lediglich als Funktionen des MAP und der Motoren-RPM gespeichert sind. Dies führt zu einer ungenügenden in den Absaugkrümmer eingespritzten Kraftstoffmenge, was zu einer großen mageren Abweichung während der Beschleunigung führt. Die fehlergetriebene Rückkopplung versucht dann, die magere Abweichung durch das Einspritzen von größeren Kraftstoffmengen zu korrigieren, aber sie bewirkt ein Überregeln, was eine fette Abweichung 903 verursacht, die direkt der mageren Abwei chung 905 folgt. Das System kehrt dann zu dem stöchiometrischen Betrieb 907 zurück.
  • Die Antwort des adaptiven Kompensators ist im Diagramm 910 in 9 gezeigt. Die magere Abweichung 911, die aus der Beschleunigung mit dem adaptiven Kompensator resultiert, ist sehr viel kleiner als die entsprechende Abweichung für den abgebildeten Kompensator 905. Die verbesserten Eigenschaften der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung bzw.-Regelung ist durch die viel kleinere Spitzenabweichung (905, 911) und die sehr viel schnellere Rückkehr zu einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffgemisch-Gemisch (907, 915) ersichtlich. Die von der Beschleunigung mit dem adaptiven Kompensator 913 resultierende fette Abweichung ist viel kleiner und von einer kürzeren Dauer als die entsprechende Abweichung mit der abgebildeten Kompensation 903. Das adaptive Konzept zeigt eine Reduzierung des Peaks von Lambda von 60 Prozent und bringt Lambda, verglichen mit dem abgebildetem Kompensatorresultaten, dreimal schneller zur Stöchiometrie zurück. Die Reduzierung in den Abweichungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weg von der Stöchiometrie zieht verringerte Automobilemissionen in direkter Weise nach sich.
  • Versuche, die an einem warmen Motor durchgeführt worden sind, zeigen dann auch, dass der adaptive Kompensator eine wirksamere Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung bzw. -Regelung für typische Fahrzyklustests als der abgebildete Kompensator erreicht. Dies zeigt, dass der adaptive Kompensator sogar für Motorenbetriebszustände, bei denen der abgebildete Kompensator gut kalibriert ist, eine überlegene Leistung erzielt.
  • Der vorher beschriebene Wandbenetzungskompensator wirkt auf jeden Zylinder während des Feuerungsereignisses ein, indem er die erwünschte Kraftstoffmasse für jeden Zylinder modifiziert, um die Effekte der Wandbenetzung zu kompensieren, und stellt damit die richtige Kraftstoffmenge bereit, so dass die in dem Zylinder aufgenommene Kraftstoffmenge der erwünschten Kraftstoffmenge entspricht (siehe 6). Die Wandbenetzungsparameter werden auf einer Zyklus-zu-Zyklus-Grundlage einmal pro Reihe bestimmt (indem angenommen wird, dass jeder Zylinder in einer bestimmten Reihe durch die Wandbenetzungsdynamik für einen speziellen Zylinder in dieser Reihe charakterisiert ist). Die Parameterschätzung wird einmal pro Reihe durchgeführt, um die rechnerischen Anforderungen zu reduzieren. Wenn eine größere Verarbeitungsleistung für die Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung verfügbar wäre, könnte der Wandbenetzungsparameter für die individuellen Zylinder identifiziert werden. Die Schätzungen des Wandbenetzungsparameter werden dann verwendet, um die angemessenen Werte der Wandbenetzungskompensatorverstärkung zu berechnen. Der Parameteradaptionsalgorithmus benötigt die eingespritzte Kraftstoffmasse, die Schätzung der Luftmasse bzw. Luftbeladung und die verbrannte Kraftstoffmasse (die von dem UEGO-Signal und der Schätzung der Luftbeladung bestimmt wird) für die Zylinder, die als repräsentativ für die zwei Motorenreihen angenommen werden. Diese werden in einer optimalen Motorenposition für jeden in Auswertung stehenden Zylinder der Übereinstimmung mit dem Plan der Zeitreihenfolge, wie in 5 beschrieben worden ist, abgetastet.
  • All die Routinen, die in den Flussdiagrammen neben den 10 bis 14 beschrieben worden sind, sind in eine Software codiert, die auf dem Motorola-MC68332-Mikrocontroller, der in dem in 4 gezeigten Controller 409 eingebettet ist, ausgeführt wird.
  • 10 zeigt drei übergeordnete Flussdiagramme, die verwendet werden, um das bevorzugte Verfahren zu implementieren.
  • Im ersten Flussdiagramm ist die Routine 1000 kontinuierlich im Betrieb, nachdem der Startschritt 1001 durchgeführt worden ist. Im Schritt 1003 erfasst und verarbeitet der Controller 409 kontinuierlich Signale, die kennzeichnend für die Betriebsparameter des Motors 400 sind. Diese Signale schließen die Informationen über absolute Positionen des Motors, die unter Verwendung des Codierers 405 gemessen werden, die Sauerstoffkonzentration des Abgases, die unter Verwendung des ersten UEGO-Sensors 413 und den komplementären UEGO-Sensor 417 gemessen wird, und die Luftmassenflussrate, die unter Verwendung des (MAF)-Sensors 421 gemessen wird, ein. Weitere Details des Schrittes 1003 werden mit 11 ausgebreitet.
  • In einer weiteren Routine 1010 wird eine Steuer- bzw. Regelschleife kontinuierlich nach dem Aufruf bei einem Startschritt 1011 durchgeführt. Im Schritt 1013 wird die Parameteradaption durchgeführt. Als nächstes werden in dem Schritt 1015 die Controllerverstärkungen für einen Wandbenetzungskompensator bestimmt. Als nächstes wartet die Steuer- bzw. Regelschleife in dem Schritt 1016 auf die nächsten Eingabesignale des Motorzykluses, dann wird die Routine 1010 wiederholt.
  • In einer weiteren Routine 1020 wird ein Wandbenetzungskompensator nach dem Aufruf in einem Startschritt 1021 kontinuierlich ausgeführt. Im Schritt 1022 erfasst der Mo torencontroller 409 kontinuierlich die erwünschte Kraftstoffmasse 601 für das nächste Zylinderereignis und bestimmt die einzuspritzende Kraftstoffmenge, um Wandbenetzungseffekte zu kompensieren. Als nächstes wartet die Routine während eines Schrittes 1023 auf die nächste erwünschte Kraftstoffmasse 601, dann wird die Routine 1020 wiederholt. Als nächstes werden die Details von jedem der in 10 dargestellten Verfahrensschritte diskutiert.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das den kontinuierlich betriebenen Erfassungs- und Signalverarbeitungsschritt, der in 10 unter dem Bezugszeichen 1003 gezeigt worden ist, im Detail ausführt.
  • Eine Routine 1100 befindet sich kontinuierlich im Betrieb, und die in einer gestrichelten Referenzbox 1101 gezeigten Schritte werden über den Plan der früher in 5 eingeführten Zeitreihenfolge aufgerufen. Im Schritt 1103 wartet der Controller 409 bis die einzuspritzende Kraftstoffmasse für einen betrachteten speziellen Zylinder festgelegt worden ist. Dieser Moment wird unter Verwendung der Information der Absolutposition bestimmt, die unter Verwendung des Codierers 405 gemessen wird. Wenn die einzuspritzende Kraftstoffmasse für den betrachteten speziellen Zylinder endgültig festgelegt worden ist, wird der eingespritzte Kraftstoff 419 in einem Schritt 1105 geprüft. Der eingespritzte Kraftstoff wird dann in einem Schritt 1123 einen Motorzyklus lang verzögert (gehalten), so dass der eingespritzte Kraftstoff, die Luftbeladung bzw. Luftmasse und der von dem UEGO-Signal berechnete verbrannte Kraftstoff kohärent sind (d. h. alle drei Signale entsprechen demselben Zylinderereignis).
  • Als nächstes wird in dem Schritt 1107 das Signal des im Schritt 1105 geprüften und im Schritt 1123 einen Zyklus lang gehaltenen eingespritzten Kraftstoff mit einem Bandpass gefiltert. Der Filter, der in der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung verwendet wird, benötigt drei Additionen und vier Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe. Das Signal des eingespritzten Kraftstoffes wird mit einem Bandpass gefiltert, um den DC-Beitrag (Versatz) und ein Hochfrequenzrauschen von dem Signal zu entfernen, weil der Eingabebeitrag und das Hochfrequenzrauschen den Parameteradaptionsalgorithmus dazu bringen kann, fehlerhafte Schätzungen der Wandbenetzungsparameter zu bestimmen. Viele verschiedene Typen von Filtern, diskrete und analoge, mit variierenden Abschneidefrequenzen könnten eingesetzt werden, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen.
  • Dann kehrt die Routine 1100 zu dem Zeitplaner 1101 zurück.
  • In einem weiteren Schritt 1109 wartet der Zeitplaner 1101 bis der Kolben für den in der Auswertung befindlichen Zylinder am unteren Punkt des Einlasshubes steht. Wenn der betroffene Kolben sich an dem unteren Punkt des Einlasshubes befindet, wird der Schritt 1111 durchgeführt und eine Luftmasse bzw. Luftbeladung wird für den betrachteten Zylinder bestimmt. Dies wird durch das Lesen eines Signals 418 von dem MAF-Sensor 421 bewerkstelligt. Alternativ könnte die Luftmasse unter Verwendung eines MAP-Sensors mit einer Tabellenkorrektur, einem Kalman-Filter, einem "Extended Kalman Filter" oder einem weiterem Schätzalgorithmus bestimmt werden, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen. Die bestimmte Luftmasse wird dann im Schritt 1122 einen Motorzyklus lang verzögert (gehalten), so dass der eingespritzte Kraftstoff, die Luftmasse bzw. Luftbeladung und der von dem UEGO-Signal berechnete verbrannte Kraftstoff kohärent sind (d. h. alle drei Signale entsprechen demselben Zylinderereignis).
  • Dann wird im Schritt 1113 der verbrannte Kraftstoff berechnet. Dies wird mit Hilfe der folgenden Gleichung erreicht:
    Figure 00430001
    wobei ϕUEGO das normalisierte Abgas-Kraftstoff/Luft-Äquivalenz-Verhältnis ist, das von dem UEGO-Sensorsignal bestimmt wird,
    Figure 00430002
    das stöchiometrische Kraftstoff/Luft-Verhältnis ist und m ^ air die geschätzte Masse der Luftbeladung für dieses spezielle Zylinderereignis ist. Dies bringt die Gesamtzahl der Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe auf sechs. Es ist anzumerken, dass die Schritte der Erfassung des normalisierten Kraftstoff/Luft-Verhältnisses später im Detail diskutiert werden. Die Berechnung des normalisierten Kraftstoff/Luft-Verhältnisses wird von anderen Komponenten der Strategie der Kraftstoffsteuerung bzw. - regelung benötigt und vergrößert damit nicht die Anzahl von Berechnungen.
  • Als nächstes wird im Schritt 1115 der berechnete, verbrannte Kraftstoff mit einem Bandpass gefiltert, und die Routine 1100 kehrt zu dem Zeitplaner 1101 zurück. Der berechnete, verbrannte Kraftstoff wird mit einem Bandpass ge filtert, um einen DC-Beitrag und ein Hochfrequenzrauschen von dem berechneten, verbrannten Kraftstoff zu entfernen, da der Beitrag und das Hochfrequenzrauschen den Parameteradaptionsalgorithmus dazu bringen können, fehlerhafte Schätzungen der Wandbenetzungsparameter zu bestimmen. Der in der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung benutzte Filter ist ähnlich zu dem im Schritt 1107 benutzten Filter, was die Gesamtzahl der zusätzlich benötigten mathematischen Operationen auf 6 Additionen und 10 Multiplikationen bringt. Viele verschiedene Filter, diskrete und analoge, mit variierenden Abschneidefrequenzen könnten verwendet werden, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen.
  • In dem Schritt 1117 wartet der Zeitplaner bis der Eintritt des nächsten Abgasereignisses für den betrachteten Zylinder ansteht. Wenn das nächste Abgasereignis ansteht, wird das UEGO-Signal im Schritt 1119 geprüft. Da der Controller 409 über den zuvor beschriebenen Codierer in dem Positioniersystem weiß, in welcher Zylinderreihe der feuernde Zylinder lokalisiert ist, wird der angemessene UEGO-Signalsensor, entweder 413 oder 417, abgetastet und stellt das relevante UEGO-Sensorsignal 414 oder 416 entsprechend zur Verfügung.
  • Dann wird das abgetastete UEGO-Signal in Schritt 1121 in ein normalisiertes Kraftstoff/Luft-Verhältnis über die Kalibrationskurven des UEGO-Sensors, die die Ausgabespannung des UEGO-Signals auf ein eindeutiges Kraftstoff/Luft-Äquivalenz-Verhältnis abbilden, in ein normalisiertes Kraftstoff/Luft-Verhältnis konvertiert. Als nächstes werden die Schritte 1113 und 1115 wie oben beschrieben durchgeführt, und die Routine 1100 kehrt zu dem Zeitplaner 1101 zurück. Als nächstes werden die Details der Parameteradaption eingeführt.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das die Details des in 10 eingeführten Parameteradaptionsschrittes darstellt.
  • Die Routine 1200 beginnt mit dem Startschritt 1201. Als nächstes werden in dem Schritt 1203 der Vorhersagefehler von den gefilterten Signalen bestimmt, die durch das Eingabemodul 1000 aus 10 bereitgestellt werden. Es ist zu vergegenwärtigen, dass die Systemausgabe als y(k) umgeschrieben worden ist, um in den Wandbenetzungsparametern (Gleichung 5) linear zu sein: y(k) – y(k – 1) – u(k) + u(k – 1) = bv (u(k – 1) – y(k – 1)) + c(u(k – 1) – u(k))' (5)wobei die Zyklus-zu-Zyklus-Abhängigkeit der Wandbenetzungsparameter nun eingeschlossen ist. Der Vorhersagefehler (y(k) – h(k)p ^(k – 1)) ist die gemessene Ausgabe y(k) des gegenwärtigen Zykluses minus dem erwarteten Wert von y(k), der auf den Schätzungen der Wandbenetzungsparameter für den vorhergehenden Zyklus basiert: (y(k) – h(k)p ^(k – 1)) = y(k) – y(k – 1) – u(k) + u(k – 1) – (bv (k – 1)(u(k – 1) – y(k – 1)) + c(k – 1)(u(k – 1) – u(k)))(siehe die Gleichungen (5) und (6)). Dieser Prozess benötigt 7 Additionen und 2 Multiplikationen, was die gesamte Anzahl von zusätzlichen erforderlichen mathematischen Operationen auf 13 Additionen 12 Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe bringt.
  • Dann wird im Schritt 1205 ein Nenner, der in den Gleichungen (12) und (13) gezeigten Terme der Aktualisierung des Parameters durch den Controller 409 bestimmt. Dies ist der Nenner auf der rechten Seite in den Gleichungen (12) und (13). Diese rechten Terme werden Aktualisierungen des Parameters genannt, weil sie zu den Schätzungen der angebrachten Wandbenetzungsparameter für den vorhergehenden Zyklus addiert werden, um die Schätzung für die angemessenen Wandbenetzungsparameter für den gegenwärtigen Zyklus zu erhalten. Der vP1P2-Term in dem Nenner kann durch eine einzige Konstante repräsentiert werden, wenn die Kovarianz der Parameterschätzungen als konstant angenommen wird. Dies führt dazu, dass die Bestimmung des Nenners nur 3 Additionen und 6 Multiplikationen erfordert, was die gesamte Anzahl der zusätzlichen benötigten mathematischen Operationen auf 16 Additionen und 18 Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe bringt.
  • Im Schritt 1207 wird ein Zähler der Aktualisierungsgleichung (12) des Durchgangsparameters bestimmt. Dieser Prozess schließt 1 Addition und 2 Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe ein.
  • Dann wird im Schritt 1209 eine Aktualisierung des Parameters für den Durchgangs-Wandbenetzungsparameter c(k) bestimmt, indem der bestimmte Zähler der Aktualisierung des Durchgangsparameters durch den bestimmten Nenner der Terme der Aktualisierung des Parameters geteilt wird.
  • Im Schritt 1211 wird dann eine Schätzung eines neuen Durchgangsparameter bestimmt, indem die Aktualisierung des Parameters zu dem vorausgehenden Wert der Schätzung des Durchgangsparameters vom letzten Feuer des betrachteten Zylinders addiert wird (siehe Gleichung (12)). Dieser Schritt bringt die gesamte Anzahl der benötigten mathematischen Operationen auf 18 Additionen, 20 Multiplikationen und eine Division pro Zyklus pro Reihe. Die Multiplikationen und die Divisionen werden separat berücksichtigt, da sie sehr verschieden in dem Mikroprozessor berechnet werden, wobei die Teilung sehr viel komplizierter (und damit sehr viel weniger wünschenswert) als die Multiplikation ist.
  • Im Schritt 1213 wird ein Zähler der Aktualisierung des Verdampfungsparameters bestimmt.
  • Im Schritt 1215 wird dann eine Aktualisierung des Verdampfungsparameters bestimmt, indem der bestimmte Zähler die Aktualisierung des Verdampfungsparameters durch den bestimmten Nenner der Terme der Aktualisierung des Parameters geteilt wird.
  • Als nächstes wird im Schritt 1217 eine neue Schätzung des Verdampfungsparameters bv(k) bestimmt, indem die Aktualisierung des Parameters zu dem vorhergehenden Wert der Parameterschätzung (mit dem letzten Feuer des gegenwärtigen Zylinders verbunden – siehe Gleichung (13)) addiert wird. Dieser Schritt bringt die gesamte Zahl der benötigten zusätzlichen mathematischen Operationen auf 20 Additionen, 22 Multiplikationen und 2 Divisionen pro Zyklus pro Reihe.
  • Dann endet die Routine 1200.
  • 13 ist ein Flussdiagramm, das die Details der Berechnung der Verstärkungen des Wandbenetzungskompensators zeigt, die im Schritt 1022 der 10 eingeführt worden ist. Die Berechnung der Verstärkungen des Wandbenetzungskompensators wurde im Schritt 1015 der 10 eingeführt.
  • Die Routine 1300 beginnt mit dem Startschritt 1301. Im Schritt 1303 werden die Parameterschätzungen gefiltert (abgeleitet in dem Parameteradaptionsschritt 1013). Der Filter ist ein einfacher Bandpassfilter erster Ordnung, der entworfen wurde, um Hochfrequenzänderungen in den Wandbenetzungsparametern zu entfernen. Die Funktion des Filters besteht darin, schnelle Hochfrequenzänderungen in den Kompensatorverstärkungen zu verhindern, was zu einer fehlerhaften Kraftstoffkompensation führen könnte. Andere Filter könnten eingesetzt werden und, wenn erwünscht, könnte dieser Schritt eliminiert werden. Wie in der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung implementiert, benötigt das Filtern der Parameterschätzungen 2 zusätzliche Additionen und 4 Multiplikationen pro Zyklus pro Reihe.
  • Als nächstes wird im Schritt 1305 die identifizierte System-Null von den gefilterten Parameterschätzungen (siehe Gleichung (18)) bestimmt. Dieser Schritt benötigt 3 Additionen und 1 Division, was die gesamte Anzahl von zusätzlich benötigten mathematischen Operationen auf 25 Additionen, 26 Multiplikationen und 3 Divisionen pro Zyklus pro Reihe bringt.
  • Im Schritt 1307 wird dann ein Test durchgeführt, um zu sehen, ob der bestimmte Bruchteil des in dem Film eingespritzten Kraftstoffes groß ist oder nicht. Wenn er groß ist, wird der Schritt 1311 durchgeführt.
  • Im Schritt 1311 werden die Kompensatorverstärkungen unter der Annahme bestimmt, dass kein direkter Durchgang des Kraftstoffes vorliegt, was eine zusätzliche Addition und eine zusätzliche Division erfordert. Dies bedeutet, dass der Kompensator die Wandbenetzungsdynamik invertiert, wobei er annimmt, dass der Wert des Durchgangswandbenet zungsparameters c(k) gleich 1 ist. Um die invertierte Dynamik realisierbar zu machen, ist es notwendig,
    Figure 00490001
    als die Kompensatortransferfunktion zu verwenden. Dieses führt einen Kompensatorpol bei z = 0 ein. Dieser Controller versucht die Kraftstofffilmmasse an ihrem neuen Gleichgewichtswert ins Gleichgewicht zu bringen, indem er die richtige Kraftstoffmenge während des gegenwärtigen Einspritzzyklus einspritzt oder entfernt, wobei er den erwünschten Kraftstoff für die Verbrennung im nächsten Motorzyklus (siehe 8) erhält. Wenn dieser Kompensator wie vorgesehen arbeitet, dann gilt mc(k + 1) = md(k). Für die kurzzeitige Kraftstoffsteuerung bzw. -regelung stellt dieser Kompensator die schnellste Kompensation bereit, die unter den gegenwärtigen physikalischen Beschränkungen möglich ist. Es ist zu bemerken, dass der Pol, wenn erwünscht, wo anders gesetzt werden könnte, und dass der angenommene Wert des Durchgangsterms geändert werden könnte ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen.
  • Sobald der Schritt 1311 durchgeführt worden ist, führt der Motorensteuer- bzw. Motorenregelungscomputer den Schritt 1317 aus, der die Verstärkungen des Wandbenetzungskompensators aktualisiert. Die Routine 1300 endet dann.
  • Wenn der identifizierte Bruchteil des in dem Film eingespritzten Kraftstoffes nicht groß ist, wie im Schritt 1307 bestimmt, dann wird der Schritt 1309 ausgeführt. Im Schritt 1309 führt der Controller 409 eine Prüfung durch, um zu sehen, ob die System-Null invertierbar oder nicht invertierbar ist. Wenn die System-Null nicht invertierbar ist, wird der Schritt 1311 wie oben beschrieben durchge führt. Obwohl das Setzen des Pols für –1 < z•(k) < 0,08 technisch stabil sein würde, wäre es nicht wünschenswert, schwach gedämpfte Oszillatoreigenwerte bei hohen Frequenzen zu produzieren, da dies das System unnötigerweise ein Summen bzw. Vibrationsrauschen erzeugen ließe. Deswegen wurde beschlossen, die geschätzten Nullen bei –1 < z•(k) < 0,08 als nicht invertierbar aus Gründen der Wandbenetzungskompensation zu definieren. Diese erweiterte Definition von nicht invertierbar könnte aufgeweitet oder eingeengt werden, ohne von der wesentlichen Lehre dieser Ausführung abzuweichen. Wenn die System-Null nicht invertierbar ist, dann wird der Schritt 1315 ausgeführt.
  • Im Schritt 1315 werden die Kompensatorverstärkungen unter Annahme des direkten Durchgangs des Kraftstoffes (das ist in 7 gezeigt) bestimmt. Dies bedeutet, dass der Kompensator die Wandbenetzungsdynamik direkt invertiert. Dieser Schritt benötigt 2 zusätzliche Additionen und eine Division.
  • Sobald der Schritt 1315 durchgeführt worden ist, führt der Motorensteuer- bzw. Motorenregelcomputer den Schritt 1317 durch, wobei die Verstärkungen des Wandbenetzungskompensators aktualisiert werden. Die Routine 1300 endet dann. Im ungünstigsten Fall beträgt die Anzahl von zusätzlich benötigten mathematischen Operationen 27 Additionen, 27 Multiplikationen und vier Divisionen pro Zyklus pro Reihe.
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das die Details des Betriebes des Wandbenetzungskompensators zeigt, die im Schritt 1022 der 10 eingeführt worden sind. Die Routine 1400 beginnt mit dem Startschritt 1401. Im Schritt 1403 wird die erwünschte Kraftstoffmasse durch den Motorencontroller 409 bereitgestellt.
  • Als nächstes wird im Schritt 1405 die erwünschte Kraftstoffmasse für Wandbenetzungseffekte kompensiert. Die erwünschte Kraftstoffmasse wird entweder durch den Kompensator, der einen direkten Kraftstoffdurchgang annimmt ( 7), oder den Kompensator, der keinen direkten Kraftstoffdurchgang annimmt (8), kompensiert. Die Details der Selektion und des Betriebes der Kompensatoren werden in den Beschreibungen der 7, 8 und 13 detailliert ausgeführt.
  • Als nächstes plant der Motorencontroller 409 im Schritt 1407 die kompensierte Kraftstoffmasse zur Einspritzung in den Ansaugkrümmer des Motors 400. Die Routine 1400 endet dann.
  • In dem schlimmsten Fall schließt dieser Schritt 1022 2 Additionen und 3 Multiplikationen pro Injektorereignis ein. Diese mathematischen Operationen sind jedoch nicht in den Gesamtzahlen eingeschlossen, da dies nicht mehr als die für gegenwärtige Kraftstoffsteuerungs- bzw. Kraftstoffregelungsstrategien benötigte Anzahl ist und dies nicht Teil des Parameteradaptionsprozesses ist. Dies bedeutet, dass, um das hier beschriebene Verfahren zur adaptiven Wandbenetzungskompensation zu implementieren, die Anzahl der benötigten zusätzlichen mathematischen Operationen 27 Additionen, 27 Multiplikationen und 4 Divisionen pro Motorzyklus pro Reihe zusätzlich zu verschiedenen Begrenzern und logischen Aussagen (siehe 7, 8 und 13) beträgt. Dieser Grad an notwendiger zusätzlicher Berechnung ist extrem moderat. Tests haben einen Hinweis dafür geliefert, dass es möglich ist, dieses Verfahren der adaptiven Kraftstoffkompensation in dem Produktionsmotorencontroller 409 bei Motordrehzahlen bis 3000 RPM in einem Produktions-V-8 Motor durchzuführen. Dies ist ausreichend, da Wandbenetzung bei Motordrehzahlen über 3000 RPM in diesem Motor kein Problem mehr ist. Wenn erwünscht, könnte die adaptive Kraftstoffkompensation bei höheren Motordrehzahlen durchgeführt werden, wenn zusätzliche Verarbeitungskraft verfügbar gemacht würde. Es muss auch erinnert werden, dass die bevorzugte Ausführung des adaptiven Kraftstoffkompensationskonzeptes, das hier vorgestellt worden ist, und seine alternativen Ausführungen einen Teil der gegenwärtigen Krafstoffsteuerungs- bzw. Kraftstoffregelungsstrategie ersetzt, wobei sie die zusätzlichen Netto-Berechnungskosten sogar niedriger für die meisten Kraftstoffregelungs- bzw. Kraftstoffsteuerungsstrategien macht.
  • Berechnungseffizienz/Einfachheit
  • Eine der Hauptstärken des hier dargestellten Kompensationsverfahren ist seine Einfachheit, und damit seine moderaten Berechnungsanforderungen. Adaptive Kompensationsverfahren, die woanders vorgeschlagen worden sind, beruhen auf gleichbleibendem Motorenbetrieb und verwenden Aktive-Set-Verfahren mit Gauss-Newton-Suchen (Stanford) oder nicht lineare Programmierung, um die Wandbenetzungsparameter zu bestimmen. Diese Algorithmen aktualisieren dann Tabellen von Parametern, die von irgendeiner Art von Kompensator verwendet werden. Diese Verfahren sind rechenintensiv und verwenden große Datensätze. Weiterhin identifizieren diese Methoden auch das Luftsystem und die Sensordynamik, was die Algorithmen weiterhin verkompliziert und die Anzahl der benötigten Berechnungen anhebt. Indem ein physikalisch sinnvolles Modell verwendet wird, das rekursive LQ-Problem ex plizit gelöst wird, die Anpassung lediglich einmal pro Reihe pro Motorzyklus durchgeführt wird und die UEGO-Sensoren, kurz bevor die nächsten Abgaszugänge geöffnet werden, abgetastet werden, was somit die maximale Abklingzeit der Sensoren ermöglicht, sind die Rechnungsanforderungen dieser Kompensationsstrategie drastisch geringer als Konkurrenzkonzepte. All die Vorteile des adaptiven Kompensators werden mit nur begrenztem Rechenaufwand erlangt. Die gesamte Anzahl von zusätzlich benötigten mathematischen Operationen sind 29 Additionen, 30 Multiplikationen und 4 Divisionen pro Zyklus pro Reihe zusätzlich zu den verschiedenen Begrenzern und logischen Aussagen (siehe 7, 8 und 13), und dies bezieht die gesamte Signalverarbeitung ein. Weiterhin kann dieser Algorithmus ohne einen einzigen kalibrierbaren Parameter implementiert werden, was dieses Verfahren der adaptiven Wandbenetzungskompensation zu einer wirksamen, nicht teueren Alternative zu den komplizierteren und teueren adaptiven Konzept der kurzfristigen Kraftstoffkompensationen, die anderswo vorgeschlagen worden sind, macht. Zusammenfassend bestimmt der beschriebene Ansatz Wandbenetzungsparameter online und Zyklus für Zyklus, was eine verbesserte Funktionalität bei Übergängen und kaltem Motor nach sich zieht, während die Parameter der Aktualisierungsgleichungen einfach bleiben, was die Rechenbelastung reduziert und die Implementierung vereinfacht.

Claims (12)

  1. Verfahren zur übergangsadaptiven Kraftstoffkompensation für einen Zylinder in einem Mehrzylindermotor (400), das die Schritte aufweist: Schätzen der Kraftstoffadhäsionsdynamik für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400), indem die Parameter eines dynamischen Wandbenetzungsmodells für jeden Motorenzyklus des Mehrzylindermotors (400) bestimmt werden; und Einstellen der Kraftstoffbeschickung an den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) in Abhängigkeit von der geschätzten Kraftstoffadhäsionsdynamik unter Verwendung eines Leitungskompensators (207) mit einer einstellbaren Null-Abstimmung und einer Festpolabstimmung, während die Schätzung eines ersten Wandbenetzungsparameters (c) klein ist und eine Wandbenetzungs-Null-Dynamik invertierbar ist, die in Abhängigkeit von dem ersten und einem zweiten Wandbenetzungsparameter (c, bv), identifiziert wird, und Einstellen der Kraftstoffbeschickung unter Verwendung eines Leitungskompensators (207) mit einstellbarer Null-Abstimmung und einem festen Pol, während die Schätzung des ersten Wandbenetzungsparameters (c) groß ist, und Einstellen der Kraftstoffbeschickung unter Verwendung eines Leitungskompensators (207) mit einstellbarer Null-Abstimmung und einem fes ten Pol, während eine Wandbenetzungs-Null-Dynamik nicht invertierbar ist, die in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Wandbenetzungsparameter (c, bv) identifiziert wird; wobei der erste Wandbenetzungsparameter (c) für einen Bruchteil einer eingespritzten Kraftstoffmenge, der auf den Oberflächen eines Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) zurückgehalten wird, kennzeichnend ist; und wobei der zweite Wandbenetzungsparameter (bv) für einen Bruchteil einer Kraftstoffmenge, der von den Oberflächen in dem Einlasssystem für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) verdampft, kennzeichnend ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leitungskompensator mit einstellbarer Null-Abstimmung und einem festen Pol die Durchführung eines Schrittes der Bestimmung einer einzuspritzenden, kompensierten Kraftstoffmasse in Abhängigkeit von der folgenden deterministischen Beziehung umfasst:
    Figure 00550001
    wobei: b1 = b ^ v(k), α1 = 1 – b ^ v(k),k ein Motorzyklusindex ist, md eine erwünschte Kraftstoffmasse für die Verbrennung ist, mi eine kompensierte einzuspritzende Kraftstoffmasse.
  3. Vorrichtung zur übergangsadaptiven Kraftstoffkompensation zum Steuern/Regeln einer Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder eines Mehrzylindermotors (400) eingespritzt wird, die aufweist: ein Steuer-/Regelsystem zum Schätzen der Kraftstoffadhäsionsdynamik für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400), indem die Parameter eines dynamischen Wandbenetzungsmodells für jeden Motorzyklus des Mehrzylindermotors (400) bestimmt werden; und einen Kompensator (207) zum Anpassen der Kraftstoffbeschickung an den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) in Abhängigkeit der geschätzten Kraftstoffadhäsionsdynamik unter Verwendung eines Leitungskompensators mit einstellbarer Null-Abstimmung und einer Festpolabstimmung, während die Schätzung eines ersten Wandbenetzungsparameters (c) klein und eine Wandbenetzungs-Nulldynamik invertierbar ist, die in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wandbenetzungsparameter (c, bv) identifiziert wird, und zum Einstellen der Kraftstoffbeschickung unter Verwendung eines Leitungskompensators mit einer einstellbaren Null-Abstimmung und einem festen Pol, während die Schätzung des ersten Wandbenetzungsparameters (c) groß ist, und zum Einstellen der Kraftstoffbeschickung unter Verwendung eines Leitungskompensators mit einstellbarer Null-Abstimmung und einem festen Pol, während eine Wandbenetzungs-Null-Dynamik nicht invertierbar ist, die abhängig von dem ersten und dem zweiten Wandbenetzungsparameter (c, bv) identifiziert wird; wobei der erste Wandbenetzungsparameter (c) für einen Bruchteil einer eingespritzten Kraftstoffmenge, der auf den Oberflächen eines Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) zurückgehalten wird, kennzeichnend ist; und wobei der zweite Wandbenetzungsparameter (bv) für einen Bruchteil einer Kraftstoffmenge, der von den Oberflächen in dem Einlasssystem für den Zylinder des Mehrzylindermotors (400) verdampft, kennzeichnend ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Steuer-/Regelsystem aufweist: Mittel zum Schätzen eines ersten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil einer eingespritzten Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der auf den Oberflächen eines Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors zurückgehalten wird, und Mittel zum Schätzen eines zweiten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil der Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der von den Oberflächen des Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors verdampft.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Steuer-/Regelsystem zum Anpassen der Kraftstoffbeschickung umfasst: Mittel zum Schätzen eines ersten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil einer eingespritzten Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der auf den Oberflächen eines Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors zurückgehalten wird; Mittel zum Einschätzen eines zweiten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil einer Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der von den Oberflächen des Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors verdampft; und wobei der Kompensator einen Leitungskompensator mit einer einstellbaren Null- und Pol-Abstimmung umfasst, die die Kraftstoffbeschickung einstellt, während die Schätzung des ersten Wandbenetzungsparameters klein ist und eine Wandbenetzungs-Null-Dynamik invertierbar ist, die in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wandbenetzungsparameter identifiziert wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Steuer-/Regelsystem zum Einstellen der Kraftstoffbeschickung umfasst: Mittel zum Schätzen eines ersten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil einer eingespritzten Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der auf den Oberflächen eines Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors zurückbehalten wird; Mittel zum Schätzen eines zweiten Wandbenetzungsparameters, der für einen Bruchteil einer Kraftstoffmenge kennzeichnend ist, der von den Oberflächen des Einlasssystems für den Zylinder des Mehrzylindermotors verdampft wird; und wobei der Kompensator einen Leitungskompensator mit einstellbarer Null-Abstimmung und einem festen Pol umfasst, der die Kraftstoffbeschickung einstellt, während die Schätzung des ersten Wandbenetzungsparameters groß ist und während eine Wandbenetzungs-Null-Dynamik nicht invertierbar ist, die in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wandbenetzungsparameter identifiziert wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin aufweist: einen Abgassensor zum Messen eines Abgas-Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in einem Abgassystem des Mehrzylindermotors und zum Bereitstellen einer davon abhängigen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Variable; einen Einlass-Luftmassensensor zum Messen einer Luftmasse für einen Zylinder des Mehrzylindermotors und zum Bereitstellen eines davon abhängigen Luftmassen-Faktors; ein Mittel zum Bestimmen einer verbrannten Kraftstoffmasse, die von einem Produkt der bereitgestellten Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Variable und des bereitgestellten Luftmassenfaktors abhängt; einen Filter zum Filtern eines Wertes der verbrannten Kraftstoffmasse und zum Bereitstellen einer davon abhängigen gefilterten Variable der verbrannten Kraftstoffmasse; und wobei das erste Mittel zum Schätzen eines ersten Wandbenetzungsparameters den Wandbenetzungsparameter in Abhängigkeit von der gefilterten Variable der verbrannten Kraftstoffmasse schätzt, und das zweite Mittel zum Schätzen eines zweiten Wandbenetzungsparameters den zweiten Wandbenetzungsparameter in Abhängigkeit von der gefilterten Variable der verbrannten Kraftstoffmasse schätzt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Filter Hochfrequenzrauschen und einen Niederfrequenzbeitrag von der verbrannten Kraftstoffmasse beseitigt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Einlass-Luftmassensensor einen Luftmassen-Flusssensor aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Abgassensor einen Sauerstoffgassensor umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Abgassensor einen linearen Sauerstoffgassensor umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Einlass-Luftmassensensor einen Ansaugkrümmerdruck misst, wobei die Vorrichtung weiterhin umfasst: einen Motordrehzahlsensor zum Bestimmen der Motordrehzahl; und wobei der Einlass-Luftmassensensor den Luftmassenfaktor in Abhängigkeit von dem gemessenen Ansaugkrümmerdruck und der bestimmten Motordrehzahl zur Verfügung stellt.
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